En la búsqueda constante de mejorar la eficiencia de las celdas solares, investigadores del Reino Unido han desarrollado un nuevo material que promete mejorar el flujo de carga a través de las celdas solares y aumentar su eficiencia. Este material consiste en una aleación de fósforo y arsénico.
¿Cómo se utiliza el arsénico en los paneles solares?
El estudio demuestra que la aleación es una herramienta poderosa para controlar las propiedades y, por lo tanto, las aplicaciones y el potencial de esta creciente familia de nanomateriales", aclara el investigador Adam Clancy.
La creación de nanocintas de aleación de arsénico-fósforo (AsPNRs) se remonta al trabajo previo del grupo. En 2019, los investigadores descubrieron las nanocintas de fósforo.
Sin embargo, los materiales compuestos solo de fósforo no conducen electricidad muy bien, lo que dificulta su uso para ciertas aplicaciones, afirman los investigadores.
Para abordar este problema, el equipo de investigación aleó el fósforo con su elemento vecino, el arsénico. Iniciaron el proceso utilizando una aleación de arsénico-fósforo negro disponible comercialmente. Sumergir esta aleación en una solución de electrida de litio y amoníaco condujo a la formación de compuestos que contenían fósforo con precursores de arsénico, comúnmente conocidos como bAsP, junto con litio.
Después de este proceso, los académicos dispersaron los compuestos en solventes amídicos y crearon los AsPNRs. Luego analizaron las propiedades de los AsPNRs y descubrieron que tienen altas movilidades de huecos. Los huecos son las parejas opuestas a los electrones en el transporte eléctrico, por lo que su mejora ayuda a que la corriente eléctrica se mueva de manera más eficiente.
Los investigadores también especificaron que los AsPNRs alcanzan un estado de alta conductividad eléctrica a temperaturas superiores a los 130 kelvin. Además de las altas movilidades de huecos, su conductividad también se debe a una pequeña banda de energía de solo 0.035 eV y su naturaleza paramagnética.
Los aspnrs pueden ser utilizados en aplicaciones donde la baja conductividad eléctrica de las nanocintas de fosforeno cuasi-1d dificulta su aplicación, como electrodos de almacenamiento de energía, concluyen los científicos. además, su pequeña brecha de banda, magnetismo y altas movilidades de huecos los convierten en candidatos ideales para detectores de infrarrojo cercano de próxima generación, computación cuántica y capas de portadores de carga en celdas solares, respectivamente.
Estos hallazgos fueron descritos en el artículo production of magnetic arsenic–phosphorus alloy nanoribbons with small band gaps and high hole conductivities, publicado recientemente en la revista Journal of the American Chemical Society. El grupo de investigación incluye científicos de University College London, University of Cambridge, Queen Mary University of London y University of Bristol.
Beneficios de los paneles solares de arsénico
La incorporación de arsénico en los paneles solares ha demostrado varios beneficios significativos. En primer lugar, la aleación de arsénico-fósforo mejora la conductividad eléctrica de los nanomateriales utilizados en las celdas solares. Esto significa que la corriente eléctrica puede fluir de manera más eficiente, lo que aumenta la eficiencia general de las celdas solares.
Además, los AsPNRs presentan una pequeña brecha de energía y una naturaleza paramagnética, lo que los hace ideales para aplicaciones específicas, como detectores de infrarrojo cercano de próxima generación y computación cuántica.
Otro beneficio importante de los paneles solares de arsénico es su capacidad de ser utilizados como electrodos de almacenamiento de energía. La baja conductividad eléctrica de los nanocintas de fosforeno cuasi-1D ha sido un obstáculo en este campo, pero los AsPNRs superan esta limitación y abren nuevas posibilidades para el almacenamiento de energía renovable.
Los paneles solares de arsénico representan un avance significativo en la eficiencia de las celdas solares. La incorporación de arsénico en la aleación de fósforo mejora la conductividad eléctrica y permite un flujo de corriente más eficiente. Además, los AsPNRs presentan propiedades únicas, como una pequeña brecha de energía y una naturaleza paramagnética, que los hacen ideales para aplicaciones específicas como detectores de infrarrojo cercano y computación cuántica.
Con el continuo avance de la tecnología solar, es emocionante ver cómo los nuevos materiales y aleaciones están mejorando constantemente la eficiencia y las aplicaciones de los paneles solares. Los paneles solares de arsénico son solo uno de los muchos ejemplos de cómo la innovación y la investigación están llevando a un futuro más sostenible y energéticamente eficiente.